[TCP/IP가 보이는 그림책] 1. TCP/IP 개요

통신 프로토콜

네트워크 상의 컴퓨터끼리 데이터를 주고받으려면 그에 맞는 구조가 필요합니다.

통신 프로토콜

데이터를 주고받으려면 송신측과 수신측의 컴퓨터가 미리 정해놓은 공통된 메뉴얼에 따라 연락을 취해야 합니다. 이 메뉴얼을 프로토콜이라고 합니다.

 

TCP/IP란?

TCP/IP는 전 세계적으로 공통된 통신 프로토콜입니다.

TCP/IP

만일 전세계적으로 공통된 통신 프로토콜이 있다면, 그 프로토콜만 사용하면 어떤 컴퓨터끼리든 데이터를 주고받을 수 있게 될 것입니다. 현재 전 세계 공ㅌ오 통신 프로토콜로 채택된 것이 TCP/IP입니다.

 

계층화

TCP/IP는 송수신에 필요한 작업을 몇 개의 단계로 나눠서 수행합니다.

단계로 나눠서 처리하기

TCP/IP에서는 송수신과 관련된 일련의 작업을 몇 개의 단계로 나눠서 수행합니다. 각 단꼐를 계층(layer)이라고 하며, 층으로 나눈 것을 계층화라고 합니다.

 

계층화에는 '계층마다 작업을 독립신킨다'는 장점이 있습니다.

TCP/IP는 5계층

TCP/IP는 5계층으로 구성되어 있습니다. 데이터가 상대에게 전달될 때 까지의 흐름을 따라가면서 각 계층의 역할에 대해 간략하게 살펴봅시다.

 

전송측 역할

1. 수신측의 애플리케이션에서 처리할 수 있도록 만듭니다.
2. 네트워크 상에서의 공통된 형태로 만듭니다.
3. 수신처로 가는 경로를 정하고 보낼 수 있는 형태로 만듭니다.
4. 비트열(0과 1로 표현한 것)로 변환합니다.
5. 비트열을 전압의 변화나 빛의 점멸 신호로 변환하여 송신합니다.

수신측 역할

1. 전압의 변화나 빛의 점멸 신호를 비트열로 변환합니다.
2. 비트열을 데이터로 변환합니다.
3. 데이터의 수신인을 확인하고 자기 앞으로 온 것이 아니면 파기합니다.
4. 데이터에 문제가 있으면 재전송을 요청합니다.
5. 애플맄케이션에서 표시, 재생합니다.

 

TCP/IP의 구조

5계층으로 나눠진 TCP/IP의 기본 구조를 소개합니다.

각 층의 역할과 프로토콜

TCP/IP는 5개의 계층으로 나눠져 있는데, 위로 갈수록 사용자와 가까운 작업을, 아래로 갈수록 기계와 가까운 작업을 담당합니다. 각 계층에는 다양한 프로토콜이 준비되어 있으며, TCP와 IP도 그 중 하나입니다.

• 애플리케이션 계층(HTTP, SMTP, POP3, FTP, TELNET, NNTP, RCP...) : 애플리케이션에 맞춰 통신을 수행할 수 있도록 합니다. 애플리케이션마다 다양한 프로토콜이 있습니다.
• 트랜스포트 계층(TCP, UDP) : 송신된 데이터를 수신측 애플리케이션에 확실히 전달하기 위해 작동합니다.
• 네트워크 계층(IP) : 수신측 컴퓨터까지 데이터를 전달하기 위해 작동합니다. 전달된 데이터가 손상됐는지 또는 수신측이 잘 받았는지에는 관여하지 않습니다.
• 데이터 링크 계층(Ethernet, FDDI, ATM, PPP, PPPoE) : 네트워크에 직접 연결된 기기 간을 전송할 수 있도록 만듭니다. 네트워크 계층과 물리 계층 간의 차이를 완전히 흡수하기 위한 다양한 프로토콜이 있습니다.
• 물리 계층 : 데이터를 신호로, 신호를 데이터로 변환합니다. 변환 방법은 통신 매체에 의존하기 때문에 특정 프로토콜이 정해져 있지 않습니다.

프로토콜 조합하기

프로토콜 조합을 바꿈으로써 다양한 애플리케이션이나 기기를 처리할 수 있습니다.

 

계층간 연락 방법

송신측과 수신측의 동일 계층 간에는 어떤 방법으로 정보를 교환할까요?

필요한 정보 추가하기

송신측의 각 계층에서는 수신측의 동일한 계층에서 필요한 정보를 공통된 서식으로 데이터에 추가해 갑니다. 데이터보다 앞에 추가한 정보를 헤더, 뒤에 추가한 정보를 트레일러라고 합니다.

 

데이터와 정보를 하나로 묶어서 다루는 것을 캡슐화라고 합니다. 상위 계층에서 추가된 헤더와 트레일러는 데이터와 합쳐져 하나로 묶입니다.

헤더와 계층화의 관계

송신측의 각 계층에서 추가된 헤더와 트레일러는 수신측의 동일한 계층에서만 사용됩니다. 이 때문에 서로 동일한 계층끼리만 연락을 취하고 있는 것처럼 보입니다.

 

계층으로 보는 데이터 송수신

각 계층에서는 어떤 일이 일어나는지 살펴봅시다.

송신측 작업

송신측에서는 다음과 같은 일이 일어납니다.

1. 애플리케이션 계층 : 애플리케이션 간에 데이터를 주고받기 위해 필요한 정보를 써 넣습니다.
2. 트랜스포트 계층 : 애플리케이션을 나타내는 번호와 데이터를 조합하기 위한 정보를 써 넣습니다.
3. 네트워크 계층 : 송수신할 컴퓨터의 주소와 수신 불명인 경우 데이터를 파기하는 표시 등을 써 넣습니다.
4. 데이터 링크 계층 : 네트워크의 종류에 맞춘 형식으로 보낼 곳의 정보 등을 써 넣습니다.
5. 물리 계층 : 비트열을 신호로 변환합니다.

수신측 작업

수신측에서는 송신과는 반대 순서를 밟아서 데이터를 조합합니다.

1. 물리 계층 : 신호를 비트열로 변환합니다.
2. 데이터 링크 계층 : 헤더에 적힌 정보를 확인하고 지정된 프로토콜에게 전달합니다.
3. 네트워크 계층 : 헤더에 적힌 목적지가 맞는지 확인하고 지정된 프로토콜에게 전달합니다.
4. 트랜스포트 계층 : 헤더를 확인하고 데이터를 순서대로 나열해서 조합합니다. 데이터에 문제가 있으면 그에 따른 처리를 합니다.
5. 애플리케이션 계층 : 지정된 애플리케이션에게 전달하빈다.

패킷 여행

패킷이 네트워크 상에서 어떻게 흘러가는지 대강의 이미지를 잡아봅시다.

패킷 통신

TCP/IP에서는 데이터를 일정한 크기(패킷)로 분할해서 송수힌하는 패킷 교환이라는 방법으로 주고받기를 수행합니다. 이런 통신 방법을 패킷 통신이라고 합니다.

 

송신측

송신측은 패킷을 나눕니다. 이때, 각 패킷에 목적지나 원래대로 될리기 위한 번호 등 필요한 정보를 추가합니다. 그 후에 회선을 사용하여 데이터를 송신합니다.

 

수신측

수신측에서는 자기 앞으로 온 패킷만 받으며, 헤더 정보를 기초로 해서 데이터를 되돌립니다. 이 때, 데이터가 손상되어 있으면 해당 패킷만 다시 받습니다.

 

번외

해당 서적에서는 TCP/IP 계층을 5계층으로 표현하고 있습니다. 애플리케이션, 트랜스포트, 네트워크, 데이터 링크, 물리 계층으로 이루어져 있는데 4계층으로 표현할때에는 데이터 링크, 물리 계층을 합친 것과 같습니다.